(57)【要約】【課題】信号を付加し精細感向上を図る方法において、付加した信号と入力画像の特徴的スケールとがミスマッチすることで、付加信号がノイズとして知覚されていた。【解決手段】画像特徴量抽出手段２０１と、画像特徴量格納手段２０２と、付加信号生成手段２０３と、付加信号合成手段２０４とを備え、複数画素にまたがった付加信号も合成可能とすることにより、被付加信号の特徴的スケールに応じ、視覚的に目立たなくかつ精細感向上効果の大きい信号付加を実現する。【選択図】図１
2006352504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像信号に付加する信号を生成する付加信号生成手段と
前記付加信号と入力画像信号を加算する付加信号合成手段とを備え、
前記付加信号生成手段は、複数画素にまたがる形状の付加信号を生成することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
入力画像信号の画像特徴量を抽出する画像特徴量算出手段を更に備え、
前記付加信号生成手段は、前記画像特徴量算出手段の出力に応じて付加信号の形状を変えることを特徴とする
請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記付加信号は付加信号の形状と入力画像信号の特徴スケールと関係があることを特徴とする
請求項１または２に記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像信号のデジタル信号処理に関係し、テレビジョン受像機のような画像表示装置における精細感向上技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年ハイビジョンテレビ放送の開始に伴い、ハイビジョン放送に対応した画素数を持つテレビジョン受像機が普及し始めている。一方、地上波アナログ放送やDVDなどのハイビジョンではない画像コンテンツも存在し、ハイビジョン対応の画素数を持つテレビジョン受像機でこのようなコンテンツを視聴する場合、解像度変換を行う必要がある。
【０００３】
解像度変換は多くの場合線形補間によって行われるが、このような手法では、低解像度画像では元々存在しない高周波数成分を持った画像を生成することができず、ボケた画像しか生成することはできない。そこで低解像度画像に存在しない高解像度情報を復元するためにさまざまな手法が提案されてきた。
【０００４】
その中で、線形補間後の画像に情報を付加してボケ感をなくそうという方法があった（例えば、特許文献１参照）。図８は、前記特許文献１に記載された従来の画像処理装置を示すものである。
【０００５】
図８において、線形補間部１０２で線形補間にて高解像度情報に解像度変換された画像情報は、加算部１０５にて、乱数発生部１０３で発生した乱数に従ってノイズ作成部１０４にて作成された所定のノイズが加えられ出力される。
【特許文献１】特開平７−４４７０１号公報（第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、乱数であるノイズを各画素単位で計算し、加算して行くので、被加算信号である入力画像信号の特徴的パターンが２画素以上の大きさをもつ場合、加算信号がノイズとなり視覚的に目立ってしまい、画質が劣化してしまうという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、乱数を加えても視覚的に劣化として見えず精細感の高い画像の生成を可能とした画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の画像処理装置は、入力画像信号に付加する信号を生成する付加信号生成手段と、前記付加信号と入力画像信号を加算する付加信号合成手段とを備え、前記付加信号生成手段は、複数画素にまたがる形状の付加信号を生成するという特徴を有し、付加信号の加算された出力画像の生成を行う。
【０００９】
本構成によって、視覚的に目立たない付加信号の加算をすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の画像処理装置によれば、原画像の特徴的スケールが複数画素にわたる場合でも、ノイズとして視覚的に知覚されず、精細感のある画像をテレビジョン受像機などに表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における画像処理装置のブロック図である。図１において、図８と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００１３】
図１において、本発明の実施の形態１における画像処理装置は、入力端子１０１、画像特徴量算出手段２０１、画像特徴量格納手段２０２、付加信号生成手段２０３、付加信号合成手段２０４、出力端子１０６、アドレス出力端子１０７で構成される。
【００１４】
次に、図１〜図８を参照しながら、実施の形態１における動作を説明する。
【００１５】
入力端子１0１より入力された画像信号は、画像特徴量算出手段２０１および付加信号合成手段２０４へ送られる。
【００１６】
画像特徴量算出手段２０１では、入力端子１０１より送られた画像信号を受けて画像特徴量を算出し、その画像特徴量を画像特徴量格納手段２０２に出力する。画像特徴量算出手段２０１は、図２に示すように、２値化手段２０１１、パターン抽出手段２０１２からなる。上記画像特徴量算出手段２０１の動作を、図３および図４を参照しながら説明する。
【００１７】
まず、２値化手段２０１１では、注目画素を含む特定の領域の平均値を求め、その平均値より大きい信号を０、その平均値より小さい信号を１として２値化を行う。芝生のような画像が入力された場合は図３に示すような２値化画像が生成される。図３では、ゼロを黒で１を白で図示している。
【００１８】
次にこれをうけてパターン抽出手段２０１２では、２値化された画像のパターンを解析し、特徴的なパターンを画像特徴量格納手段２０２へ出力する。図３のような２値化画像の場合は、図４に示される（ａ）から（ｆ）までの６つのパターン群が格納される。パターン抽出手段では、左右斜めに連続的な形状のうち、異なるものをすべてパターンとして抽出し、画像特徴量格納手段２０２へ出力する。このパターン群を見ると１画素から４画素の大きさを持ったパターンが存在している。
【００１９】
図５は付加信号生成手段２０３の構成を示すブロック図である。図５において、付加信号生成手段２０３は、第1の乱数発生手段２０３１と、第2の乱数発生手段２０３２と、第３の乱数発生手段２０３３と、付加情報格納手段２０３４と、比較手段２０３５と、選択手段２０３６とで構成される。第1の乱数発生手段２０３１は次に付加信号を算出するアドレスを、現状のアドレスの差分として出力する。第2の乱数発生手段２０３２は付加信号のゲインを決める。第３の乱数発生手段２０３３は画像特徴量格納手段２０２に格納された複数のパターンのなかから特定のパターンを選択するために用いられる。付加情報格納手段２０３４は、信号が付加される座標と、付加信号値が組となって格納される。
【００２０】
このような構成の付加信号生成手段２０３の動作を説明する。まず、注目画素の座標（XC、YC）が、付加情報格納手段２０３４の座標群と比較手段２０３５で比較される。比較手段２０３５は、注目画素の座標が付加情報格納手段２０３４の座標群に含まれない場合は、選択手段２０３６に対して、画像特徴量格納手段２０２から付加信号を生成することを指示する。選択手段２０３６は、この指示に従って、第３の乱数発生手段２０３３に信号発生の指示を出し、第３の乱数発生手段２０３３は、この指示を受け、乱数値を画像特徴量格納手段２０２へ出力する。同時に、比較手段２０３５は第１の乱数発生手段２０３１および第２の乱数発生手段２０３２にも乱数を発生するように指示する。
【００２１】
第３の乱数発生手段２０３３の出力を受け、画像特徴量格納手段２０２は、格納しているパターン（ａ）から（ｆ）の中から一つを選択する。ここでは（ｆ）が選択されたとする。次に、画像特徴量格納手段２０２は、パターン（ｆ）の画像特徴の始点位置、すなわちここでは最も上の行の最も左の特徴を選択手段２０３６へ出力する。
【００２２】
選択手段２０３６は、第２の乱数発生手段２０３２により発生した乱数をゲイン調整信号として用い、画像特徴量格納手段２０２の出力を受け、ゲイン倍した信号を、付加信号合成手段２０４へ出力する。ここでは、ゲインは１０とした。同時に、付加情報格納手段２０３４には、図４（ｆ）のような４つの画素からなるパターンを付加する場合、座標（XC、YC）に最も上の行の最も左の特徴量が付加されたので、それに附随した他の３つの付加信号とその座標（ＸC、ＹC＋１、１０）、（XC−１、YC＋１、１０）、（XC−１、YC+２、１０）の組の情報が格納される。この場合、既に、同じ座標をもつ付加成分情報が付加情報格納手段２０３４に存在した場合は、新しい付加情報で上書きする。このように画像特徴量格納手段２０２から付加信号を生成するので、画像特徴にあった信号を付加することが可能となる。
【００２３】
次に、乱数発生手段２０３１で発生された乱数をカウンタ出力端子１０７へ出力し、乱数分座標を進ませる。ここで、乱数発生手段２０３１で発生される乱数は、画像特徴量格納手段２０２に格納された特徴パターンの幅を平均値とした乱数が使われる。ここではパターン（ｆ）が選択されたので平均値は２となる。
【００２４】
注目画素の座標が、比較手段２０３５で、付加情報格納手段２０３４に格納されている座標と比較され、付加情報格納手段２０３４に注目画素と同じ座標が存在した場合は、比較手段２０３５は選択手段２０３６に対して、付加情報格納手段２０３４に格納されている信号から付加信号を生成することを指示する。選択手段２０３６は、付加情報格納手段２０３４に格納されている注目画素の座標値と同じ付加情報にある付加信号値を付加信号合成手段２０４に出力する。
【００２５】
付加信号合成手段２０４では、付加信号生成手段２０３で生成された付加信号を入力画像に加算し出力画像を得る。
【００２６】
かかる構成によれば画像の特徴的なパターンが複数画素にまたがるパターンであっても複数画素にまたがるパターンを付加信号とすることにより、視覚的に目立つノイズとならない付加信号となり、さまざまなスケールを持つ画像の精細感を向上することができる。
【００２７】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２の画像処理装置の一実施形態例のブロック図である。図６において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、同じ動作をする手段については説明を省略する。実施の形態２は、実施の形態１とはパターン抽出手段２０１２の代わりに、特徴スケール算出手段２０１３を、また、特徴量格納手段２０２の前に、特徴パターン生成手段３０１が加えられている点が異なっている。
【００２８】
まず特徴スケール算出手段２０１３の説明を行う。特徴スケール算出手段２０１３は、図３のような２値化出力を受け、その中での連結成分の頻度をカウントする。すなわち、１画素の頻度、２画素の頻度、…、Ｎ画素の頻度を算出する。図３の場合、１画素の頻度は４である。２画素の頻度は１、３画素の頻度は４、４画素の頻度１とカウントする。そしてもっとも多い頻度が３画素であるため、特徴スケール算出手段２０１３は３を特徴パターン生成手段３０１へ出力する。
【００２９】
特徴パターン生成手段３０１は、特徴スケール算出手段２０１３の出力を受け、本実施の形態では３をうけ、連結成分を３画素持つ画像パターンを生成し、格納する。すなわち、図７に示されるような（ａ）〜（ｅ）の画像パターンを格納する。
【００３０】
以下、付加情報生成手段２０３、付加信号合成手段２０４の動作は実施の形態１と同じである。
【００３１】
かかる構成によれば、入力画像の特徴的なスケールに従った信号を付加することができ、視覚的に目立つノイズとならない付加信号となり、さまざまなスケールを持つ画像の精細感を向上することができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、特徴スケール算出手段は頻度カウントを用いたが、スペクトラム分などを用いてもよい。
【００３３】
また、本実施の形態では、特徴パターンの回転を行っていないが、特徴パターンを回転させて付加信号を生成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明にかかる画像処理装置は、精細感向上に好適な信号を画像に付加できるという特徴を有し、ＤＶＤなどの低解像度画像をハイビジョンパネルのテレビジョン受像機の画像処理等として有用である。また携帯電話やパソコンで解像度の異なる画像を表示する等の用途にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１における画像処理装置のブロック図
【図２】画像特徴量算出手段のブロック図
【図３】２値化された入力画像の模式図
【図４】抽出されたパターンの模式図
【図５】本発明の実施の形態１における付加信号生成手段のブロック図
【図６】本発明の実施の形態２における画像処理装置のブロック図
【図７】生成されたパターンの模式図
【図８】従来の画像処理装置のブロック図
【符号の説明】
【００３６】
１０１    入力端子
１０２    線形補間部
１０３    乱数発生部
１０４    ノイズ作成部
１０５    加算器
１０６    出力端子
１０７    カウンタ出力端子
２０１    画像特徴量算出手段
２０２    画像特徴量格納手段
２０３    付加信号生成手段
２０４    付加信号合成手段
２０１１    ２値化手段
２０１２    パターン抽出手段
２０１３    特徴スケール算出手段
２０３１    第１の乱数発生手段
２０３２    第２の乱数発生手段
２０３３    第３の乱数発生手段
２０３４    付加情報格納手段
２０３５    比較手段
２０３６    選択手段
３０１    特徴パターン生成手段
【図１】
2006352504.tif 000003
【図２】
2006352504.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006352504.tif 000009
【図８】
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